Space Glider-Project Perlan

Aviation 真係學海無涯。

今日上左一個zoom webminar 令我大開眼界， 長知識了！

我會將我理解嘅 recap 出黎，分享俾多d 朋友睇。

Disclaimer: All credits goes to UND and Project Perlan .

小編並非glider pilot, 有錯請見諒及指正！

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今次係University of North Dakota 邀請到Project Perlan 嘅Chief Pilot, Jim Payne.

Project Perlan 係一個非牟利project, 主要研發Glider 滑翔機 利用環境上升氣流，上升至一個新高度。 目標係100,000ft, 飛得比Blackbird, 比U2 偵測機更高。

以一般人認知(包括小編), 一隻無動力嘅滑翔機運作高度理應好有限；因為無動力嘅滑翔機只能依靠上升氣流持續飛行。

Project Perlan 用盡天時 地利 加上大量科研，成功設計滑翔機到新高度。

Project Perlan暫時最高飛行高度達76,000feet. 比一般民航機高出許多。(根據Project Perlan 官網資料，最終目標高度為100,000英尺)

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76000呎滑翔機是如何煉成的？

上面提及過，"無動力嘅滑翔機只能依靠上升氣流持續飛行" (當然， 起飛同爬升係要靠外力。之後會提及！)

所謂嘅上升氣流(updraft) ，分 thermals 熱升力 同 mountain wave.

Thermals 係利害地表熱力，熱空氣上升嘅原理帶動，而提供升力。

Mountain wave 就係當強風吹過山勢，制造亂流，而部份亂流會提供updraft.

正常pilot 聽到thermals 同mountain wave 都會聯想到危險而避之則吉。 因為亂流有機會影響飛機操控性。但滑翔機機師 同 降落傘愛好者 就會利用呢類updraft 去帶動及提升飛行高度。

要飛到幾萬呎高空，需要強大升力，靠thermals 係無可能做到(最小地球唔得~) 所以，升力一定要來自mountain wave; 而且唔係一般嘅mountain wave, 要係極强勁嘅wave. Updraft 炒上幾高 取決於 幾大嘅風 撞 幾大座嘅山。

有見及此，研究團隊專程飛到南半球 阿根廷 嘅安第斯山脈 Mt. Andes.

Mt Andes 有著一條又長又高嘅山脊，加上冬天南極嘅極地環流(polar vortex) 帶動超強風，集合哂超強updraft 嘅ingredients.

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夾左天時 地利 仲要d 咩？

就梗係人la~並唔係人人去到阿根廷都可以成壯舉；Project Perlan 一支優秀研究團隊夥拍Airbus 用左大量人力物力研發製造左隻Windward Performance Perlan II (簡單d 講 就係自家製，有錢都買唔到)

點解要自家製？

因為市場上，暫時未有一隻滑翔機為高空飛行設計。

原來設計一部飛High Altitude有好多concern, 好多問題要解決。(我都聽到大開眼界)

簡單d嘅concern， 温度問題。

於76,000 呎(~23km) 高空飛行，飛機要抵抗極低温-60度。而滑翔機又無引擎動力/熱力為機件及機艙恆温; 負幾十度嘅極端環境，好多電子儀器都會罷工，停止運作。

要解決呢個問題， 滑翔機自帶電池，用電 發熱去維持optimum temperature.

另外，無bleed air點樣pressurize個cabin?

答案係用scuba tank去maintain cabin pressure.

根據 所講， Perlan II 用潛水氧氣樽 維持到16000ft cabin altitude. (真係天馬行空，聞所未聞！)

有d心清嘅朋友可能留意到Perlan II隻翼比例 比正常glider短 (aspect ratio比較低)

呢個其實係一個折衷嘅設計。

因為高空飛行ge時候， True Airspeed非常高。

圖中紅線為VNE(indicated); 橙線為VNE(True)

如圖所見，於高空飛行 TAS 可高達300~400kt.

(Flutter: aerodynamic force 過大， 大於結構可承受，而出現扭曲)

Flutter導致機翼大幅搖晃，可能會影響機翼結構，甚至structural failure.

滑翔機 一般採用high aspect ratio設計，高升力效能；但同時由於機翼比較長同窄，機翼結構可承受/對抗flutter ge 力會比較弱。

以下為一條NASA關於Flutter 短片，當速度大於設計reversal speed, 機翼結構之變化。

為避免flutter出現， Perlan II採用比較低aspect ratio設計，以增強structural strength.

同樣， 為增強structural strength, Perlan II放棄一般滑翔機T tail (T字尾) 設計，而用convention傳統直尾設計。

其實仲有好多天馬行空設計，好多工程師嘅努力而成。

真心respect 呢d aviation pioneer!

All credits to Project Perlan.

Full video of webminar: https://youtu.be/VaD7Aa0TyJU

如果有咩感想， 隨便留言discuss~